移栽机自动取苗装置的_设计研究说明书(编辑修改稿)

移栽机自动取苗装置的_设计研究说明书(编辑修改稿)内容摘要：

较 简 单 ，有 利 于 提高 作 业效 率 ，间歇 式 转 动的 实 现方 法 较 复杂 ，需 要 增 加能 实 现间 歇 运 动的 机 构，且 不 11 利于 提 高 转动 速 度。 针对 现 有典 型 的 移栽 机 型 结构 复 杂 、成本 高 、作 业速度 低 和 可靠 性 不高 等 问 题，研究 一 种 结构 简 单、高效 作 业 和低 成 本 的适于 番茄 移栽 的 移栽 机 具 有十 分 重 要的 意 义。 由 于 番茄 苗 为生 物 个 体 ，其个 体 差 异是 不 可避 免 的 ，而“ 夹苗 式 ”会 由于 钵 苗的 差 异 使工 作 可 靠性大 打 折 扣 ，甚 至 可 能夹 出 相邻 穴 孔 的秧 苗 ，“ 钵苗 脱 盘 ” 整个 移 栽 作业的 关 键 环节。 在 钵 苗 脱盘 方 式上 ，土 钵 相 对于 秧 苗来 说 其 物料 特 性 比较一 致。 采 用顶 杆“ 顶 出 ”式 将 会使 机 构 工作 更 加可 靠。 自 动取 苗 机构采用 顶 杆 顶 出 式 分苗 方 式，功 能是 使 钵 苗离 开 穴盘 、有 序 进 入下 一 环 节中。 自动取苗 机构采 用项 杆 顶 出式 具 有 以下 优 点： (1)结构简单。 该 机 构 采用 顶 杆顶 出 ， 扭转 弹 簧回 位 ， 机构 简 单 ，制 造成本低； (2)作 业效 率 高。 该机 构 顶 出钵 苗 的速 度 约 为 7株／ 秒。 如 果 钵苗 移 栽 机构按每分钟移栽 420次， 穴 盘 上每 行 的 8列 植入 田 间 1行 ，则 该 机 构外 滚筒的线速度为 420xH／ (8 60)m／ s(8为八 个 凸 轮， H为两 个 钵苗 之 间 沿穴盘 长 度 方向 的 距离 )。 若 H为 ，则线 速 度 为 ／ s，如 此 慢的线速度对 穴盘 非常 有 利 ，不 易 引 起冲 击 振动 ； (3)易于保证株距 均 匀 性。 株 距均 匀 性 是移 栽 作业 需 要 解决 的 一 个主 要问题。 对 于 顶杆 顶 出 式钵 苗 移栽 机 构 ，在可 靠 顶 出钵 苗 的 前提 下 ，只 要控制 顶 杆 顶出 钵 苗的 频 率 和时 间 间 隔，就能 控 制钵 苗 在 田间 的 株距 ，这可通过调整凸轮 相位 来 实 现。 （三）工作原理 工作 时 ，若上 传 动 箱内 的 中 心轴 带 动主 轴 以 80转 /分 钟 的 速度 转 动， 12 则与外滚筒连接 的大 齿 轮 带动 外 滚 筒以 1转 ／ 分钟 的 速 度转 动 ， 而杠 杆支撑 轴 是 固定 不 动的。 外圈 滚 筒带 动 装 有钵 苗 的 穴 盘 间歇 转 动。 凸 轮 在转动 过 程 中，当凸 轮 的 凸起 部 分触 动 杠 杆输 入 端时 ，杠 杆 便 绕杠 杆 支 撑轴摆 动 ，从 而推 动 连 杆运 动 ，进而 推 动 顶杆 运 动 ；与 此 同 时 ， 穴盘 内的钵苗 也 正 好被 输 送到 被 顶 出位 置 ，项 杆运 动 至 最大 行 程时 ，钵 苗 被顶 出 ，落 入 输 送 带进 入 下一 环 节 中，完成 有 序 取苗 作 业。 当凸 轮 脱 离与 杠 杆 的接触 后 ，杠 杆在 扭 转 弹簧 的 扭 矩作 用 下发 生 复 位 ，进 行 下 次的 顶 出动 作。 当主 轴 继 续转 动 30度。 第二 个 凸轮 便 与 其对 应 的杠 杆 发 生接 触，以 同 样方式 ，顶 出 与之 前 被 顶出 钵 苗同 行 相 邻列 的 钵 苗。 主 轴 转 动一 周 ，凸 轮依次顶出 穴盘 上 同行 8列上 的 8个钵苗。 钵 苗落 入 输 送带 进 入下 一 环 节中。 8个 凸 轮均 匀 分布 在 主轴 2/3周 向 圆 弧上 ，上 述 过程 均 发 生于 主 轴 凸轮分 布 的 2/3周转 时 间 内 ，此 时 ，外 轮间 歇 停 止。 当主轴在 另外 1/3周转时间 内时， 外轮 转过 一 个 H（ H为 两 个钵 苗 之间 沿 穴 盘长 度 方向 的 距 离 )距离。 至此完成 有序 取 苗 作业 的 一 个循 环 单元。 二、自动取苗装置运动穴分析及主要部件参数设计 13 （一）、机构运动学分析 1 凸轮 2 杠杆的输入端 3 杠杆的输出端 4 连杆 5 顶杆 6 扭转弹簧 图 穴盘取苗装置一 个 单元 的 工 作原 理 图 1．凸轮最高点的 圆 曲 线轨 迹 2． 杠 杆输 入 端端 点 的 圆曲 线 轨迹 3．杠杆输出端初 始 接 触点 的 圆曲 线 轨 迹 图 自动取苗 机构 的 运 动示 意 图 14 表 运动示意 图符 号 说 明 1B 凸轮与杠杆输入 端的 初 始 接触 点 4l 连杆长度 2B 凸轮与杠杆输入 端的 脱 离 点 5l 顶杆的长度 1l 凸轮最大极径的 长度 3l 杠杆输出端长度 2l 杠杆输入端的长 度 S 顶出一颗苗所需 的行 程 1 凸轮 角 位 移（ 以 x 轴 正 向 为始 边 ）  凸轮的转动角速 度 2 杠 杆 的 角 位 移 （ 杠 杆 输 入 端 与 x轴正向的夹角） R 杠 杆 输 入 端 能 够 生 成 的 摆动角度 21ABB 20 杠 杆 的 初 始 位 移 即 杠 杆 的 初 始 安装角 T2 杠杆所需的摆角 ACC1 10 凸轮初始作用角 位移 R2 凸轮所需转角 21OBB 4 连杆的角位移 建立如图 所 示的 直 角 坐标 系 xoy。 凸 轮最 高 点的 轨 迹 方程 ： 2222 lyx  （ 1） 杠杆输入力臂端 点的 轨 迹 方程 ： 2222 )()( lyyxx AA  （ 2） 杠杆输入力臂端点与杠杆支撑轴 A 连线的直线 AB1 方程：)t a n ()( 2AA xxyy  (3) 下面计算各角位 移及 转 角。 杠杆的生成角 位 移 、摆 角 和凸 轮 的 生成 角 位移 、 转 角 凸轮、杠杆的生 成角 位 移 和转 角 由 1B 、 2B 点 决 定。 令 202   联 立方 程 (1)、 (3)得： )αt a n2( 1T)αt a n4( 1)t a n2yt a n(2 xt a n2yt a n2xx2022202220A202A20A202AB1  15 20xx t a n)( ABAB xxyy  式中。 21202202 t a n2t a n lyxyxT AAAA  。 联 立 方程 (1)、 (2)得： )4)(( 212212221212 lxTyxTyTyy AAAAAB  式中 2221221 llyxT AA  则凸轮的初始角位移 `10 、终止角位移 C1 、生成转角 R1 分别为：)/(tan 11110 BB xy  )/(tan 2211 BBC xy  )/(tan)/(tan 111121111 BBBBOCR xyxy    杠杆的初始角位 移 `20 是 独 立 变量 ， 视 为已 知 量， 杠 杆 的生 成 终止 角 位移 c1 可由 2Bx 、 2By 求得： 当 AB xx 1 0 时， )]/()[(tan2 2212 ABABC xxyy   当 AB xx 1 0 时， )]/()[(tan 2212 ABABC xxyy   当 AB xx 1 =0 时 , 2/32  C 则杠杆的生成摆 角： OCR 222   杠杆的所需摆 角 和 凸轮 的 所需 转 角 杠杆的所需摆角 T2 必须 满 足 行程 S， 可 粗 略估 算 为 39。 11ACC . 39。 1C 为 杠杆摆动 终 止 时初 始 接触 点 1C 的 参考 位 置，若 考虑 杠 杆 输出 端 作用 轮 廓 的影响，根据初步作 图分 析 ， 在具 体 计 算时 取 推程 为 S1， T2 的计 算 误 差减小至 +l度 内， 因而 仍 能 满足 顶 杆 推程 S的 要 求。 T2 计算如下： AyACl 3 （ 4） ABAB x yyTx 22 212  16 圆曲线轨迹 3 为 杠杆 与 顶 杆初 始 接 触点 的 轨迹 ， 曲 线方 程 为 2322 )()( lyyxx AA  （ 5） 把 代入（ 4）得 在 39。 11ACC 中，由于设计 的钵 苗 移 栽机 构 中 的杠 杆 输出 端 在 竖直 方 向上左右摆动，故可 求得 杠 杆 的所 需 摆 角 T2 约为： )(2 202   T （ 二 ） 顶杆装置主要参数确定 根据以上运动分析 结果及农艺要求得出关键机构的合理数据如下列各图。 图 顶杆 尺寸 203 c o s lyy AC 2 1 Sxx AC 17 （三）驱动参数设计 外轮 采 用 步进 电 机驱 动 ，步距 角 为 度 ，间隔 时 间为 步 距 角转 动时间 的 2 倍。 外 轮与 主 轴传 动 比 为 3： 穴 盘 弯折 角 度 为 72 度 （鼠笼中 心 的 圆心 角 ） ， 每 格 外轮 孔 可 卡 2 4 个穴 盘 孔， 上 穴 盘时 短 边 平行删条放置。 18 第三章 移栽机自动取苗装置的三维建模 一、三维设计软件介绍 随着 计 算 机应 用 技术 的 普 及 ， 3D设 计软 件 在 产品 设 计中 得 到 推广 应用，机械 产 品 的设 计 和 开发 向 着 3D化 方 向发 展。 CAD／ CAE／ 删技 术 已 紧密相连， CAD已从 单 纯 模仿 二 维工 程 图 样飞 跃 到三 维 实 体造 型 ， 伴随 着CAD技术在世界范 围 内 得到 广 泛的 应 用 ，先 进 的工 具 提 高了 人 们 的工 作效率 和 工 作质。